ZigBee技術(shù)概要

Zigbee的由來(lái)
    在ZigBee技術(shù)的使用過(guò)程中，人們發(fā)現ZigBee技術(shù)盡管有許多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在許多缺陷。對工業(yè)，家庭自動(dòng)化控制和遙測遙控領(lǐng)域而言，ZigBee 技術(shù)顯得太復雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規模太小等，……而工業(yè)自動(dòng)化對無(wú)線(xiàn)通信的需求越來(lái)越強烈。正因此，經(jīng)過(guò)人們長(cháng)期努力，Zigbee協(xié)議在2003 年中通過(guò)后，于2004正式問(wèn)世了。 
Zigbee是什么
    Zigbee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無(wú)線(xiàn)數傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線(xiàn)數傳網(wǎng)絡(luò )平臺，十分類(lèi)似現有的移動(dòng)通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò )數傳模塊類(lèi)似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )范圍內，它們之間可以進(jìn)行相互通信；每個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)間的距離可以從標準的75米，到擴展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò )還可以與現有的其它的各種網(wǎng)絡(luò )連接。例如，你可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在北京監控云南某地的一個(gè)Zigbee控制網(wǎng)絡(luò )。
    不同的是，Zigbee網(wǎng)絡(luò )主要是為自動(dòng)化控制數據傳輸而建立，而移動(dòng)通信網(wǎng)主要是為語(yǔ)音通信而建立；每個(gè)移動(dòng)基站價(jià)值一般都在百萬(wàn)元人民幣以上，而每個(gè) Zigbee“基站”卻不到1000元人民幣;每個(gè)Zigbee 網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)不僅本身可以與監控對對象，例如傳感器連接直接進(jìn)行數據采集和監控，它還可以自動(dòng)中轉別的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)傳過(guò)來(lái)的數據資料; 除此之外，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)（FFD）還可在自己信號覆蓋的范圍內，和多個(gè)不承擔網(wǎng)絡(luò )信息中轉任務(wù)的孤立的子節點(diǎn)（RFD）無(wú)線(xiàn)連接。
每個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)（FFD和RFD）可以可支持多到31個(gè)的傳感器和受控設備，每一個(gè)傳感器和受控設備終可以有8種不同的接口方式?？梢圆杉蛡鬏敂底至亢湍M量。
Zigbee技術(shù)的應用領(lǐng)域
Zigbee技術(shù)的目標就是針對工業(yè)，家庭自動(dòng)化，遙測遙控，汽車(chē)自動(dòng)化、農業(yè)自動(dòng)化和醫療護理等,例如燈光自動(dòng)化控制，傳感器的無(wú)線(xiàn)數據采集和監控，油田，電力，礦山和物流管理等應用領(lǐng)域。另外它還可以對局部區域內移動(dòng)目標例如城市中的車(chē)輛進(jìn)行定位。
通常，符合如下條件之一的應用，就可以考慮采用Zigbee技術(shù)做無(wú)線(xiàn)傳輸：　　 
1．  需要數據采集或監控的網(wǎng)點(diǎn)多；
2．  要求傳輸的數據量不大，而要求設備成本低；
3．  要求數據傳輸可性高，安全性高；
4．  設備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊；
5．  電池供電；
6．  地形復雜，監測點(diǎn)多，需要較大的網(wǎng)絡(luò )覆蓋；
7．  現有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的覆蓋盲區；
8．  使用現存移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行低數據量傳輸的遙測遙控系統。
9．  使用GPS效果差，或成本太高的局部區域移動(dòng)目標的定位應用。
Zigbee 技術(shù)的特點(diǎn)
省電：兩節五號電池支持長(cháng)達6個(gè)月到2年左右的使用時(shí)間　　
可靠：采用了碰撞避免機制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預留了專(zhuān)用時(shí)隙，避免了發(fā)送數據時(shí)的競爭和沖突；節點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò )中通過(guò)自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸的可靠性　
時(shí)延短：針對時(shí)延敏感的應用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短　　
網(wǎng)絡(luò )容量大：可支持達65000個(gè)節點(diǎn)
安全：ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，加密算法采用通用的AES-128。高保密性：64位出廠(chǎng)編號和支持AES-128加密　　
Zigbee的發(fā)展前景
    Zigbee技術(shù)和RFID 技術(shù)在2004年就被列為當今世界發(fā)展最快，市場(chǎng)前景最廣闊的十大最新技術(shù)中的兩個(gè)。關(guān)于這方面的報道，你只需在百度，或GOOGLE搜索欄中鍵入 “Zigbee”,你就會(huì )看到大量的有關(guān)報道?？傊?，今后若干年，都將是Zigbee技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期。
Zigbee技術(shù)在我國的應用情況
    盡管，國內不少人已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注Zigbee這們新技術(shù)，而且也有不少單位開(kāi)始涉足Zigbee技術(shù)的開(kāi)發(fā)工作，然而，由于Zigbee 本身是一種新的系統集成技術(shù)，應用軟件的開(kāi)發(fā)必須和網(wǎng)絡(luò )傳輸，射頻技術(shù)和底層軟硬件控制技術(shù)結合在一起。因而深入理解這個(gè)來(lái)自國外的新技術(shù)，再組織一個(gè)在這幾個(gè)方面都有豐富經(jīng)驗的配套的隊伍，本身就不是一件容易的事情，因而，到目前為止，國內目前除了成都西谷曙光數字技術(shù)有限公司，真正將Zigbee技術(shù)開(kāi)發(fā)成產(chǎn)品，并成功地用于解決幾個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題而外，尚未見(jiàn)到其它報道。
Zigbee 和現有移動(dòng)網(wǎng)（GPRS，CDMA-1X）的比較
1．  無(wú)網(wǎng)絡(luò )使用費：使用移動(dòng)網(wǎng)需要長(cháng)期支付網(wǎng)絡(luò )使用費，而且是按節點(diǎn)終端的數量計算的，而Zigbee沒(méi)有這筆費用；
2． 設備投入低：使用移動(dòng)網(wǎng)需要購買(mǎi)移動(dòng)終端設備，每個(gè)終端的價(jià)格在人民幣1000元上下，而使用Zigbee 網(wǎng)絡(luò )，不僅Zigbee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)模塊（相當于基站）費用每只人民幣不到1000元，而且，主要使用的網(wǎng)絡(luò )子節點(diǎn)（相當于手機）的價(jià)格還要低得多；
3．  通信更可靠：由于現有移動(dòng)網(wǎng)主要是為手機通信而設計的，盡管CDMA-1X和GPRS可以進(jìn)行數據通信，但實(shí)踐發(fā)現，不僅通信數率比設計速率低很多，而且數據通信的可靠信也存在一定的問(wèn)題。而Zigbee網(wǎng)絡(luò )則是專(zhuān)門(mén)為控制數據的傳輸而設計的,因而控制數據的傳輸具有相當的保證。
4．  高度的靈活性和低成本：首先，通過(guò)使用覆蓋距離不同,功能不同的Zigbee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，以及其它非Zigbee系統的低成本的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，建立起一個(gè) Zigbee局部自動(dòng)化控制網(wǎng)，（這個(gè)網(wǎng)絡(luò )可以是星型，樹(shù)狀，網(wǎng)狀及其共同組成的復合網(wǎng)結構）再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)與遠端的計算機相連，從而實(shí)現低成本，高效率的工業(yè)自動(dòng)化遙測遙控；
5．比起現有的移動(dòng)網(wǎng)來(lái)，盡管Zigbee僅僅只是一個(gè)局域網(wǎng)，覆蓋區域有限，但它卻可以與現有的移動(dòng)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)和其它通信網(wǎng)絡(luò )相連接，將許多Zigbee局域網(wǎng)相互連成為一個(gè)整體。有效的解決移動(dòng)網(wǎng)的盲區覆蓋問(wèn)題：我們知道，現有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )在許多地方存在盲區，特別是鐵路，公路，油田，礦山等野外，更是如此。而增加一個(gè)移動(dòng)基站或直放站的費用是相當可觀(guān)的，此時(shí)使用Zigbee網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行盲區覆蓋不僅經(jīng)濟有效，而且往往是現在唯一可行手段。
Zigbee與現有數傳電臺的比較
1． 可靠性高：由于Zigbee模塊的集成度遠比一般數傳電臺高，分離元器件少，因而可靠性更高；
2．   使用方便安全：因為集成度高，比起一般數傳電臺來(lái)，Zigbee收法模塊體積可以做得很小，而且功耗低，例如成都西谷公司遠距離傳輸模塊（2-5公里），最大發(fā)射電流比一個(gè)CDMA手機還要小許多，因而很容易集成或直接安放在到設備之中，不僅使用方便，而且在戶(hù)外使用時(shí)，不容易受到破壞；
3．   抗干擾力強，保密性好，誤碼率低：Zigbee收發(fā)模塊使用的是2.4G 直序擴頻技術(shù)，比起一般FSK, ASK和跳頻的數傳電臺來(lái)，具有更好的抗干擾能力，和更遠的傳輸距離；參閱我們網(wǎng)站中有關(guān)CDMA直序擴頻技術(shù)的優(yōu)越性討論，和Cypress公司有關(guān)實(shí)驗報道。
4．  免費頻段：Zigbee使用的是免費頻段，而許多數傳電臺所使用的頻段不僅需要申請，而且每年都需要向國家無(wú)委會(huì )交納相當的頻率使用費。
5． 價(jià)格低： Zigbee數傳模塊的價(jià)格只有具有類(lèi)似功能的數傳電臺的幾分之一；(2.4G,250kps,3-5公里距離DSSS 數傳模塊每只不到1000元人民幣)